Revolution inom det infraröda: RWTH Aachen presenterar banbrytande teknik!

Revolution inom det infraröda: RWTH Aachen presenterar banbrytande teknik!

Den 13 maj 2025 tillkännagav en forskargrupp från RWTH Aachen under ledning av professor Thomas Taubner en banbrytande metod för att producera optiska infraröda komponenter. Denna utveckling, som skapades i samarbete med Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) och Laser Technology (ILT), kastar nytt ljus över tillgängligheten och funktionaliteten hos infraröd optik.

Infrarött ljus förblir osynligt för det mänskliga ögat, men spelar en avgörande roll inom många områden som materialbearbetning, LIDAR-teknik och värmekameror. Traditionellt är optiken som krävs för detta dyr och svår att få tag på eftersom den måste tillverkas i små serier. Med denna nya teknik kan detta förändras snabbt.

Innovativa material och tekniker

Den innovativa metoden bygger på användningen av meta-ytor i kombination med fasförändringsmaterialet indiumantimonidtellurid (In3SbTe2). Detta material har förmågan att växla mellan en dielektrisk amorf och en metallisk kristallin fas genom riktad laserstrålning. Dessa egenskaper gör att nanoantenner av metall i mikron kan programmeras optiskt för att skapa skräddarsydda optiska komponenter för specifika applikationer.

Utvecklingen bygger på Andreas Heßlers avhandling, som också skrevs under handledning av professor Taubner och Matthias Wuttig vid RWTH Aachen. Heßler utvecklade koncept för lokal optisk programmering av metasytor för infraröd fasförändringsmaterial. Dessa meta-ytor består av periodiskt anordnade antenner, även kända som meta-atomer, och är lovande för tillverkning av kompakt och multifunktionell optik.

Funktioner och applikationer

En central innovation av denna teknik är programmerbarhet. Detta möjliggör en mängd olika manipulationer av ljusamplituden och fasen för varje enskild metaatom. Forskning har redan experimentellt visat att antennresonanser kan förskjutas, vilket öppnar nya möjligheter för telekommunikation, värmeavbildning och medicinsk diagnostik.

Potentiella tillämpningar av denna teknologi inkluderar högeffektiva, ultrakompakta och aktiva optiska element, inklusive justerbara linser, dynamiska hologram och rumsliga ljusmodulatorer. Resultaten av denna forskning är inte bara en milstolpe inom optik, utan kan också lägga grunden för nya marknader inom området för optiska infraröda komponenter.

Forskning och utveckling av metamaterial, särskilt de som består av fasförändringsmaterial, är i linje med nuvarande trender. Anpassningsbara och omkopplingsbara funktioner på metaatomnivå öppnar upp för nya frihetsgrader i utformningen av aktiva fotoniska komponenter. Dessa framsteg är inte bara teoretiska till sin natur utan stöds av numeriska metoder för att studera hybridfasförändringsmetamaterial för att utveckla nya medier för det optiska och infraröda spektralområdet.

Samarbetet mellan RWTH Aachen och Fraunhofer-instituten illustrerar rollen för Photonics Cluster som en plats för innovation. Dessa tillvägagångssätt kunde inte bara stärka den ekonomiska situationen för de inblandade institutionerna, utan också främja den tekniska utvecklingen i Tyskland.